Nature新文章绘制油棕榈基因组图谱

【字体: 时间:2013年07月26日 来源:生物通

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  一个由多国科学家组成的研究小组,确定了一种称之为Shell的基因调控了油棕榈树的产量。新研究为我们提供了高质量的油棕榈全基因组图谱,并且还搜索了对于科学和工业均极为重要的基因序列。这一付诸多年努力所取得的研究成果,将对农业和环境产生重大的影响。

  

生物通报道  一个由多国科学家组成的研究小组,确定了一种称之为Shell的基因调控了油棕榈树的产量。油棕榈的果实和种子是全球近一半食用植物油的供应源,并且是最有前景的生物燃料来源之一。

新研究为我们提供了高质量的油棕榈全基因组图谱,并且还搜索了对于科学和工业均极为重要的基因序列。这一付诸多年努力所取得的研究成果,将对农业和环境产生重大的影响。该国际研究小组将两篇研究论文发表在7月25日《自然》(Nature)杂志上

“发现Shell基因的调控作用,可使培育者将油棕榈的产量提高近三分之一,这对于世界雨林保护者而言是个极好的消息”马来西亚棕榈油总署(MPOB)署长Choo Yuen May博士说。

 “发现Shell为更集约地利用现有造林地提供了一条明确的路径,因此将减少扩大油棕榈种植地面积对濒危雨林所造成的压力。这是一个重要的环境问题,也是近年来激进主义分子的一个攻击点,”Orion Genomics公司科学共同创始人Robert A. Martienssen博士说。

“Shell基因突变可以解释油棕榈最重要的一个经济性状:壳厚度与果实大小以及油产量的相关性,”其中一篇Nature论文的第一作者、马来西亚棕榈油总署Rajinder Singh说。

油棕榈可以分为两个种类:非洲油棕(Elaeis guineensis)和南美洲油棕(Elaeis oleifera)。根据Martienssen博士所说,它们生成了全世界45%食用食物油。棕榈油还是生物燃料应用理想的商业产品,其产生的能量是生成它所消耗能量的9倍。

Shell基因造成了油棕榈三种已知的壳形式:厚壳、无壳和薄壳(厚壳油棕榈和无壳油棕榈的杂交种)。薄壳油棕榈的Shell等位基因,一个突变,一个正常,是最佳的组合,相比于厚壳每用地面积的油产量要多30%。

揭示全基因组序列

研究人员是在绘制非洲和南美洲油棕榈基因组图谱时发现Shell基因的。最新发布的非洲油棕基因组图谱有18亿碱基序列,它包含3.5万个基因,其中包括完整的油生物合成基因,以及在富含油的油棕榈果实中高水平表达的其他转录调控子。

研究人员还生成了南美洲油棕榈的草图序列。两种油棕榈都是棕榈科开花植物,其化石证据可追溯至距今大约1.4-2亿年前的白垩纪。研究人员通过比较两张图谱,推测油棕榈物种是在旧大陆和新大陆分裂处发生了物种分歧。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

The oil palm Shell gene controls oil yield and encodes a homologue of SEEDSTICK, Nature (doi 10.1038/nature12356)

A key event in the domestication and breeding of the oil palm Elaeis guineensis was loss of the thick coconut-like shell surrounding the kernel. Modern E. guineensis has three fruit forms, dura (thick-shelled), pisifera (shell-less) and tenera (thin-shelled), a hybrid between dura and pisifera1, 2, 3, 4. The pisifera palm is usually female-sterile. The tenera palm yields far more oil than dura, and is the basis for commercial palm oil production in all of southeast Asia……

Oil palm genome sequence reveals divergence of interfertile species in old and new worlds,Nature (doi 10.1038/nature12309)

Oil palm is the most productive oil-bearing crop. Although it is planted on only 5% of the total world vegetable oil acreage, palm oil accounts for 33% of vegetable oil and 45% of edible oil worldwide, but increased cultivation competes with dwindling rainforest reserves. We report the 1.8-gigabase (Gb) genome sequence of the African oil palm Elaeis guineensis, the predominant source of worldwide oil production. A total of 1.535 Gb of assembled sequence and transcriptome data from 30 tissue types were used to predict at least 34,802 genes, including oil biosynthesis genes and homologues of WRINKLED1 (WRI1), and other transcriptional regulators1, which are highly expressed in the kernel……

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